25. Januar 2003 | 49

Abb. 3 zeigt Beispiele von Reichert et al. für em Molekül, das längs der Mittelsenk-
rechten zur Molekülachse spiegelsymmetrisch ist, sowie für eines, das auf Grund
eines Dipolmoments längs der Molekülachse asymmetrisch ist. Diese unterschiedli-
che Symmetrie spiegelt sich in den I- U-Kennlinien wider (Abb. 3): Für das symme-
trische Molekül findet man symmetrische Kennlinien, entsprechend asymmetrische
für das asymmetrische Molekül. Dies deutet darauf hm, daß der Strom durch nur
wenige oder gar nur em einzelnes Molekül fließt: bei vielen Molekülen würde sich
die Asymmetrie herausmitt ein. Für Stromtransport durch em einzelnes Molekül
spricht auch, daß der Leitwert in vielen Fällen etwa die gleiche Größe aufweist. Die
I- U-Kennlinien kann man mehrfach reproduzierbar durchlaufen, bis eine meist
sprunghafte Änderung einsetzt. Diese Änderungen sind vermutlich auf mikroskopi-
sche Fluktuationen der Schwefel-Gold-Bindung zurückzuführen, wie quantenme-
chanische Rechnungen von Weber et al. nahe legen. Kühlt man solche molekularen
Brücken zu tiefen Temperaturen ab (bis etwa 30 K), so werden die Strukturen in den
I- U-Kennlinien stabiler und schärfer, wie kürzlich von Reichert et al. gezeigt wurde.
In jüngster Zeit wurden die ersten Schritte in Richtung auf kontrollierten Ein-
zelmolekültransport, die bereits 1997 von Reed et al. getan wurden, systematisch
fortgesetzt. Durch räumliche Unterbrechung des n-Elektronensystems durch Einbau
magnetischer Ionen (Park et al., Liang et al.) oder durch Tordierung einzelner Jt-Ele-
mente, wie etwa Benzolringe, gegeneinander (wie wir in einer Arbeitsgruppe am
Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Nanotechnologie versuchen), wird ange-
strebt, die vielfältigen topologischen und funktionellen Möglichkeiten organischer
Moleküle für eine molekulare Elektronik auszuloten. Noch sind eine Reihe wichti-
ger Fragen ungeklärt, etwa nach der Rolle der Coulomb-Blockade in einem
Molekül, oder auch nach der Größenordnung des experimentellen Leitwerts durch
ein Molekül (meist ist dieser viel kleiner als das Leitwertquant Go). Darüber hinaus
muß natürlich für eine molekulare Nanoelektronik der Leitwert eines einzelnen
Moleküls gezielt, d.h. adressierbar, veränderbar sein, z.B. durch eine Gate-Elektrode,
optische Anregung oder auch durch Strompulse, die die Konformation des Moleküls
und damit möglicherweise den Leitwert ändern.
Im Bereich zwischen Festkörper und Molekül nehmen Kohlenstoffnano-
röhren — aufgebaut aus einer einzelnen sp2-hybridisierten Graphitschicht, die zu-
sammengerollt und an den Kanten verbunden wird - eine Zwitterstellung em. Sie
sind längs der Röhre mit Längen bis in den pm-Bereich festkörperähnlich, und
molekülähnlich senkrecht dazu, mit Durchmessern von etwa 10 nm. Je nach dem,
wie die Graphitschicht zusammengerollt und verbunden wurde, erhält man metalli-
sche oder halbleitende Nanostrukturen. Aus der chemischen Synthese erhält man
immer ein Gemisch beider Typen mit verschiedenen Durchmessern. Kürzlich ist es
uns zum ersten Mal gelungen, metallische und halbleitende Röhren mit einem
dielektrophoretischen Verfahren zu separieren (Krupke et al.).
Zum Schluß soll noch kurz auf Experimente eingegangen werden, monoato-
mare Metallketten auf Substraten herzustellen. So gelang es kürzlich Gambardella et
al., Ketten von Cobalt-Atomen auf Pt abzuscheiden und diese strukturell und
magnetisch zu charakterisieren. Es handelt sich hier um einen ungewöhnlichen em-